WO2015178122A1 - コイル装置 - Google Patents

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WO2015178122A1
WO2015178122A1 PCT/JP2015/061154 JP2015061154W WO2015178122A1 WO 2015178122 A1 WO2015178122 A1 WO 2015178122A1 JP 2015061154 W JP2015061154 W JP 2015061154W WO 2015178122 A1 WO2015178122 A1 WO 2015178122A1
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winding
fastening
coil
housing
coil device
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PCT/JP2015/061154
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晋 徳良
章雄 上田
荒木 淳
Original Assignee
株式会社Ihi
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Publication date
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Priority to EP15795535.2A priority patent/EP3171374B1/en
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F27/02Casings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/30Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H01F27/306Fastening or mounting coils or windings on core, casing or other support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F27/32Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures
    • H01F27/325Coil bobbins
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    • HELECTRICITY
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    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
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    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
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    • H02J50/70Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields

Definitions

  • the present invention relates to a coil device.
  • This application is based on Japanese Patent Application No. 2014-105907 filed on May 22, 2014, and claims the benefit of priority thereto, the entire contents of which are referred to Is incorporated herein by reference.
  • the non-contact power feeding system includes a power transmission coil device and a power receiving coil device, and realizes non-contact power feeding using electromagnetic induction or magnetic field resonance between coils.
  • Each coil device has a coil and a ferrite inside.
  • the coil device is enclosed by a housing.
  • the housing is composed of, for example, a protective cover and an aluminum plate.
  • the application destination of the non-contact power supply system is, for example, an electric vehicle power supply system. In this case, the power receiving coil device is mounted on the car.
  • Patent Document 1 an in-vehicle transducer that is a power receiving coil device is mounted in a vehicle (chassis). Alternatively, the in-vehicle transducer is mounted so as to protrude under the lower surface of the chassis.
  • a bobbin that supports a secondary self-resonant coil that is a power receiving coil is attached to a vehicle by a fixing member that is connected to a collar portion thereof.
  • the aluminum substrate of the power receiving unit is fixed to the lower part of the moving body with a non-magnetic bolt through a bolt hole.
  • An aluminum substrate of a power feeding unit (power transmission device) is fixed to a traveling road surface or the like by a nonmagnetic bolt through a bolt hole.
  • the protective cover made of polycarbonate is fixed to the substrate with a nonmagnetic bolt through a bolt hole.
  • a spacer is provided between the protective cover and the insulating plate, and the strength of the protective cover is increased by this spacer.
  • a winding portion around which a conducting wire is wound (a ferrite housing portion in the device of Patent Document 1) extends in a flat plate shape between a protective cover and an aluminum plate. Has been placed. A plurality of slot-shaped grooves are formed in the winding portion, and a conducting wire is disposed in the grooves.
  • the conducting wire wound around the winding portion has a plurality of parallel linear portions on each of the front surface side and the back surface side of the winding portion. Therefore, a conducting wire exists over the whole winding part arrange
  • An object of the present invention is to provide a solenoid type coil device capable of increasing the strength of a housing.
  • a coil device is a solenoid-type coil device, which includes a winding part, a coil part including a conductive wire wound around the winding part, a housing that houses the coil part, At least one fastening portion that fastens the attachment portion and the housing, and the conductive wire includes a plurality of extending portions extending along the winding direction on the winding portion and spaced in the winding axis direction, The fastening portion is provided between the plurality of extending portions, and is disposed obliquely with respect to a plane orthogonal to the winding axis direction.
  • the housing accommodates the coil part including the winding part. At least one fastening portion is provided between a plurality of extending portions extending in the winding direction on the winding portion.
  • the winding portion and the housing are fastened by the fastening portion. Since the fastening portion is disposed obliquely with respect to the plane orthogonal to the winding axis direction, it is easy to avoid the fastening portion from interfering with the extended portion of the conducting wire. In other words, the degree of freedom when providing the fastening portion is increased. Therefore, in the solenoid type coil device, the strength of the housing can be increased.
  • the coil portion further includes a magnetic member disposed within the winding portion. In this case, power efficiency is improved.
  • the housing faces a first housing member facing the first surface of the flat coil portion and a second surface fixed to the first housing member and opposite to the first surface.
  • a second housing member In this case, the strength of the housing can be increased by fastening the winding portion and at least one of the first housing member and the second housing member by the fastening portion.
  • the winding portion includes a first winding plate disposed between the first housing member and the magnetic member, and a second winding portion disposed between the second housing member and the magnetic member.
  • the fastening portion includes a plate and penetrates through the magnetic member and fastens the plate with the first winding and the plate with the second winding.
  • a magnetic member is provided between the first housing member and the second housing member. Since the fastening portion penetrates the magnetic member and the first winding plate and the second winding plate are fastened, the housing is more firmly fixed to the winding portion.
  • the magnetic member is provided with a hole, and one of the first and second winding plates includes a protrusion that protrudes into the hole, and the fastening portion penetrates the protrusion. Then, the board with the first winding and the board with the second winding are fastened.
  • a fastening part penetrates the protrusion part arrange
  • the magnetic member is sandwiched and held between the first winding plate and the second winding plate.
  • the magnetic member may have brittleness, according to the above configuration, the strength of the magnetic member can be increased.
  • the fastening portion includes a flange portion that contacts the first winding plate from the first housing member side, and the first housing member is supported by the coil portion via the flange portion. In this case, since the first housing member is supported by the coil portion, the first housing member can be prevented from being bent around the fastening portion.
  • the fastening portion penetrates the housing. Since the fastening portion is fastened from the outside of the housing, the fastening portion can be reliably and easily provided.
  • the fastening portion is provided integrally with the first housing member and protrudes toward the second housing member, and the fastening portion is provided integrally with the second housing member and is provided on the first housing member.
  • a second coupling member projecting toward the at least one of the first coupling member and the second coupling member, and the first coupling member and the second coupling member are coupled to each other. In this case, since the fastening portion does not penetrate the housing, a seal around the fastening portion is unnecessary.
  • the coil portion includes an equal portion in which the interval between the extending portions adjacent in the winding axis direction is equal to the interval between the other extending portions, and the fastening portion is provided in the equal portion.
  • the fastening portion is disposed obliquely with respect to the plane orthogonal to the winding axis direction, interference with the conducting wire is easily avoided even when provided in the equal portion.
  • the fastening portion is provided in a central region of the winding portion in the winding direction and the winding axis direction.
  • the strength of the housing is increased at a position corresponding to the central region of the winding portion.
  • the housing is relatively flexible. Therefore, the strength of the housing is further improved.
  • the fastening portion is provided in a central region of the housing in the winding direction and the winding axis direction.
  • the strength of the housing is increased at a position corresponding to the central region of the housing.
  • the housing is relatively flexible in the central region. Therefore, the strength of the housing is further improved.
  • the fastening portion is provided in an area where a decrease in power efficiency due to the provision of the fastening portion is 0.1% or less. In this case, the influence given to the power efficiency by the fastening portion can be minimized.
  • the fastening portion is provided in a region where the magnetic flux density in the coil portion is lower than other regions. In this case, the influence given to magnetic flux by a fastening part can be made as small as possible.
  • the strength of the housing can be increased in the solenoid type coil device.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view schematically showing a portion where the fastening portion is provided
  • FIG. 3B is a diagram for explaining the positional relationship of the conductors in FIG.
  • FIG. 6A is a plan view showing the installation position of the fastening portion when considering the magnetic flux density or power efficiency
  • FIG. 6B is a plan view showing the installation position of the fastening portion when considering the strength.
  • FIG.6 It is a top view which shows the overlapping area
  • it is sectional drawing which shows typically the part in which a fastening part is provided.
  • it is sectional drawing which shows typically the part in which a fastening part is provided.
  • it is sectional drawing which shows typically the part in which a fastening part is provided.
  • it is sectional drawing which shows typically the part in which a fastening part is provided.
  • it is sectional drawing which shows the key structure of a housing typically.
  • FIG. 13A is a plan view showing a mode in which two fastening portions are arranged in the winding axis direction
  • FIG. 13B is a plan view showing a mode in which two fastening portions are arranged in the winding direction. is there. It is sectional drawing for demonstrating the case where a fastening part is provided in the conventional solenoid type coil.
  • the non-contact electric power feeding system 1 is demonstrated.
  • the non-contact power supply system 1 is a system for supplying power from the power transmission device 2 to the power reception device 3.
  • the power transmission device 2 and the power reception device 3 are spaced apart from each other in the vertical direction, for example.
  • the power transmission device 2 is installed in a parking lot or the like, for example.
  • the power receiving device 3 is mounted on, for example, an electric vehicle EV.
  • the non-contact power supply system 1 is configured to supply electric power to the electric vehicle EV that has arrived at a parking lot or the like using a magnetic field resonance method or an electromagnetic induction method.
  • the power transmission device 2 includes a power transmission coil device 4 for non-contact power feeding provided so as to protrude upward from a road surface such as a parking lot.
  • the power transmission coil device 4 has, for example, a flat rectangular parallelepiped shape or a frustum shape.
  • the power transmission device 2 generates desired AC power from a DC power source or an AC power source and sends the AC power to the power receiving device 3, and further includes a controller, an inverter, and the like (all not shown).
  • the power receiving device 3 includes, for example, a power receiving coil device 5 for non-contact power feeding that is attached to the bottom surface of a vehicle body (chassis or the like) of the electric vehicle EV and faces the power transmitting coil device 4.
  • the receiving coil device 5 has, for example, a flat rectangular parallelepiped shape or a frustum shape.
  • the power receiving device 3 receives power from the power transmitting device 2 and supplies power to a load (for example, a battery), and further includes a controller, a rectifier, and the like (all not shown).
  • a load for example, a battery
  • the power transmission coil device 4 and the power receiving coil device 5 are referred to as a coil device 4 and a coil device 5, respectively.
  • the coil device 5 will be described with reference to FIG. 1 and FIG.
  • the coil device 5 generates an induced current when the magnetic flux generated by the power transmission coil device 4 is linked to the coil device 5.
  • the coil device 5 is a solenoid type.
  • the coil device 5 includes a flat coil portion C that generates an induced current and a housing 10 that houses the coil portion C.
  • the flat rectangular parallelepiped housing 10 includes, for example, a base (second housing member) 12 and a protective cover (first housing member) 11 (see FIG. 3) that forms an accommodation space between the base 12.
  • the protective cover 11 faces the surface (first surface) C1 of the coil part C.
  • the base 12 faces the back surface (second surface opposite to the first surface) C2 of the coil part C.
  • the protective cover 11 faces the coil device 4. That is, in a state where the coil device 5 is attached to the electric vehicle EV, the base 12 is disposed above the coil portion C, and the protective cover 11 is disposed below the coil portion C.
  • the base 12 and the protective cover 11 are made of resin, for example. Further, the base 12 that does not face the coil device 4 may be realized by a nonmagnetic and conductive material (for example, aluminum).
  • the base 12 is a portion fixed to the vehicle body of the electric vehicle EV, and is fixed to the vehicle body by four screw members 15 at, for example, four corners.
  • the rectangular base 12 has a rectangular accommodating recess 12a that is slightly smaller than the outer shape.
  • the coil portion C is housed in the housing recess 12a and is fixed to the base 12 by a screw member such as a screw.
  • An insulating sheet can be inserted between the coil part C and the base 12.
  • the rectangular protective cover 11 is fixed to the base 12 by four screw members 14 through, for example, four screw holes 13 at the edge of the base 12.
  • a gap G (see FIG. 4) is formed between the protective cover 11 and the coil part C over substantially the entire surface C1 of the coil part C.
  • a fastening portion 16 to be described later is provided in the center of the protective cover 11.
  • the protective cover 11 is formed with a seat portion 11b and a through hole 11c for providing the fastening portion 16. In the region excluding the portion where the through hole 11c is formed, the gap G extends between the protective cover 11 and the coil portion C.
  • the coil portion C includes a conducting wire 30 that is a litz wire and a flat coiled portion 20 around which the conducting wire 30 is wound.
  • the winding part 20 which is a bobbin includes a rectangular first board (first board) 21 arranged on the front surface C1 side and a rectangular second board (first board board) 21 arranged on the back surface C2 side ( Plate with second winding) 22.
  • the board 21 with the 1st volume and the board 22 with the 2nd volume are formed of the same material (for example, polyphenylene sulfide resin).
  • a ferrite plate (magnetic member) 23 is disposed between the first winding plate 21 and the second winding plate 22. That is, the ferrite plate 23 is disposed inside the winding part 20. In a plan view, the shape and size of the ferrite plate 23 are substantially equal to or smaller than the shapes and sizes of the first winding plate 21 and the second winding plate 22. The ferrite plate 23 is sandwiched and held between the first winding plate 21 and the second winding plate 22. Between the ferrite plate 23 and the protective cover 11, a first winding plate 21 is disposed. Between the ferrite plate 23 and the base 12, a plate 22 with the second winding is disposed.
  • the magnetic member is not limited to a ferrite plate, and may be realized by other magnetic materials (for example, a silicon steel plate, an amorphous magnetic alloy, or a magnet).
  • the magnetic member may be a soft magnetic material (for example, ferrite, silicon steel plate, amorphous magnetic alloy).
  • positioned in the winding part 20 is not limited to a magnetic member, In order to ensure the intensity
  • the present invention is not limited to the arrangement of the magnetic member or the reinforcing material in the winding part 20, and the coil part C is an air-core coil in which the winding part 20 remains hollow.
  • the power efficiency indicates the ratio of the power at a certain location in the power receiving device 3 to the power at a certain location in the power transmitting device 2.
  • the power receiving device for the input power of the inverter of the power transmitting device 2 3 is the ratio of the output power of the rectifier.
  • the inverter of the power transmission device 2 generates AC power transmitted from the power transmission device 2 to the power receiving device 3 from DC power (output from a DC power source or power rectified from the AC power source). It is.
  • the rectifier of the power receiving device 3 converts AC power from the power transmission device 2 into DC power (for example, power input to a battery).
  • the plurality of groove portions 21b are parallel to each other and are formed at equal intervals.
  • vertical to the said long side direction of the some groove part 21b is a rectangular shape by which the one side of the protective cover 11 side was open
  • the groove part 21b is recessed with respect to the surface 21a of the board 21 with the first winding, and has a predetermined depth.
  • the plurality of groove portions 22b are parallel to each other and are formed at equal intervals.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the long side direction of the plurality of groove portions 22b is a rectangular shape in which one side on the base 12 side is open.
  • the groove part 22b is recessed with respect to the surface 22a of the board 22 with 2nd winding, and has predetermined
  • the above-mentioned first plate with winding 21, ferrite plate 23 and second plate with winding 22 are integrated, and a conducting wire 30 is wound around them. More specifically, the conducting wire 30 is disposed in the groove 21b and the groove 22b. As shown in FIG. 3, in the coil part C, the position where the groove part 21 b is provided and the position where the surface 22 a is provided are different in the short side direction of the coil part C. In other words, the groove portion 21b and the groove portion 22b are not aligned in the vertical direction (the direction perpendicular to the surface C1 of the coil portion C, that is, the plate thickness direction of the first winding plate 21 and the second winding plate 22).
  • the conductive wire 30 wound around the winding portion 20 includes a plurality of front surface side extending portions 31 extending on the first winding plate 21 and a plurality of back surface side extensions extending on the second winding plate 22. Part 32.
  • the long side direction of the coil portion C is equal to the winding direction of the conducting wire 30, and the short side direction of the coil portion C is equal to the winding axis direction of the conducting wire 30.
  • the winding direction and the winding axis direction are orthogonal (intersect).
  • the conducting wire 30 extends in a direction inclined with respect to the vertical direction.
  • Each of the front surface side extending portion 31 and each of the back surface side extending portion 32 are not aligned in the vertical direction.
  • the front surface side extending portion 31 and the back surface side extending portion 32 are provided obliquely (in a zigzag) vertically when viewed from the winding direction (see FIG. 3). With such an arrangement of the conducting wire 30, in the coil portion C, the conducting wires 30 are separated as much as possible, and an insulation distance is secured.
  • the plurality of surface side extending portions 31 extending along the winding direction are linear and parallel to each other. As described above, the plurality of groove portions 21b are formed at equal intervals. As shown in FIG. 3B, the distance between the centers of the two surface-side extending portions 31, 31, that is, the pitch is the pitch P1. This pitch P ⁇ b> 1 is uniform in the plurality of surface side extending portions 31 formed on the first winding board 21. When comparing the distances between the surface-side extending portions 31, the pitches may be compared as described above, or as shown in FIG. 4, the distances between the surface-side extending portions 31 may be compared.
  • the distance between the surface-side extending portions 31, 31, that is, the distance between the two inner end faces opposed in the winding axis direction is a distance D1.
  • interval D1 is equal in the some surface side extension part 31 formed on the board 21 with the 1st volume.
  • the coil part C includes an equal part 35 in which the distance D1 between the surface-side extending parts 31 and 31 adjacent in the winding axis direction is equal to the distance D1 between the other surface-side extending parts 31 and 31.
  • interval of the arbitrary surface side extension parts 31 and 31 adjacent among the some surface side extension parts 31 is the space
  • the plurality of back side extending portions 32 extending along the winding direction are linear and parallel to each other. As described above, the plurality of groove portions 22b are formed at equal intervals. As shown in FIG. 3B, the distance between the centers of the two plurality of back side extending portions 32, 32, that is, the pitch is the pitch P1. This pitch P ⁇ b> 1 is uniform in the plurality of back side extending portions 32 formed on the second winding board 22. The distance between the back-side extending portions 32, 32, that is, the distance between the two inner end faces facing each other in the winding axis direction is a distance D1. This distance D1 is uniform in the plurality of back side extending portions 32 formed on the second winding plate 22.
  • the coil part C includes an equal part 35 in which the distance D1 between the back side extended parts 32, 32 adjacent in the winding axis direction is equal to the distance D1 between the other back side extended parts 32, 32.
  • interval of arbitrary back surface side extended parts 32 and 32 adjacent among the some back surface side extended parts 32 is the space
  • a fastening portion 16 that can increase the strength of the protective cover 11 is provided in the uniform portion 35 in which the intervals between the conductive wires 30 are uniform.
  • a hole part 26 in which the fastening part 16 is provided is slanted so as to pass between the front surface side extended parts 31 and 31 and between the back surface side extended parts 32 and 32. Is formed. With such an arrangement, interference of the fastening portion 16 with the conducting wire 30 is avoided.
  • the symmetry between the front surface side extended portion 31 and the back surface side extended portion 32 is maintained.
  • the back surface side extended portion 32 is located at the center of the adjacent front surface side extended portions 31, 31.
  • the front surface side extended portion 31 is located at the center of the adjacent back surface side extended portions 32 and 32.
  • an oblique relationship (zigzag positional relationship) is maintained vertically.
  • the fastening part 16 will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIG. 5, the fastening portion 16 is provided in a first central region A1 that is a central region of the winding portion 20 in the winding direction and the winding axis direction. In other words, the fastening portion 16 is provided at the intersection, that is, the center point of the first diagonal lines L1 and L1 of the winding portion 20.
  • the fastening portion 16 may be provided in the first central region A1 centering on the intersection of the first diagonal lines L1 and L1 of the winding portion 20.
  • the fastening portion 16 may be provided in the second central region A2 that is the central region of the housing 10 (that is, the protective cover 11 or the base 12) in the winding direction and the winding axis direction.
  • the fastening portion 16 may be provided at the intersection, that is, the center point of the second diagonal lines L2 and L2 of the base 12, or may be provided in the second central region A2 centering on the intersection.
  • the fastening portion 16 is disposed obliquely with respect to a plane orthogonal to the winding axis direction.
  • the plane orthogonal to the winding axis direction is an imaginary plane extending in the winding direction and the vertical direction (that is, the plate thickness direction of the first winding plate 21 and the second winding plate 22).
  • the fastening portion 16 forms an angle with respect to the vertical direction, and forms an acute angle or an obtuse angle (an angle other than 90 degrees) with respect to the winding axis direction.
  • the fastening portion 16 is disposed in a direction orthogonal to the winding direction.
  • the fastening part 16 has penetrated the protective cover 11, the board 21 with the 1st volume, the ferrite plate 23, and the board 22 with the 2nd volume.
  • the distal end portion 17 c of the fastening portion 16 does not penetrate the base 12 and terminates in the base 12.
  • the fastening portion 16 includes a cylindrical member 18 provided so as to penetrate the first winding plate 21 and the second winding plate 22 and a cylindrical member provided so as to penetrate the protective cover 11. 19 and a cylindrical member 18 and a screw member 17 disposed inside the cylindrical member 19.
  • the cylindrical member 18, the cylindrical member 19, and the screw member 17 are all made of a nonmagnetic metal, but may be a magnetic material.
  • the cylindrical member 18 is fixed to at least one of the first winding plate 21 and the second winding plate 22.
  • the cylindrical member 19 is fixed to the protective cover 11.
  • the fastening portion 16 firmly fastens the protective cover 11, the first winding plate 21, the ferrite plate 23, the second winding plate 22, and the base 12 via the cylindrical members 18 and 19 with the screw member 17. Yes.
  • the fastening portion 16 is realized by a material having thermal conductivity
  • a part of the heat of the ferrite plate 23 generated by non-contact power feeding is transmitted in the order of the protruding portion 22c and the fastening portion 16, and the tip portion 17c and the cylindrical member 19 are discharged to the outside.
  • the heat radiation effect is enhanced as the fastening portion 16 is realized by a material having high thermal conductivity (for example, metal).
  • the ferrite plate 23 is provided with, for example, a circular hole 23 a at a position corresponding to the fastening portion 16.
  • the board 22 with the second winding includes a cylindrical protruding portion 22c protruding into the hole portion 23a.
  • the hole 23a may be rectangular.
  • a circular through-hole 22d that penetrates the plate 22 with the second winding in the thickness direction is provided.
  • a through hole 21c communicating with the through hole 22d is formed in the first winding plate 21.
  • the protruding portion 22 c of the second winding plate 22 is disposed in the hole portion 23 a of the ferrite plate 23.
  • the surface of the protruding portion 22 c is in contact with the first winding plate 21.
  • the cylindrical member 18 is formed on the flange portion 18a that contacts the first winding plate 21 from the protective cover 11 side, and on the distal end side of the flange portion 18a, and is disposed in the through hole 21c of the first winding plate 21.
  • the disc-shaped flange portion 18 a is provided so as to be flush with the end surface 11 a of the protective cover 11.
  • the flange portion 18a, the first cylindrical portion 18b, and the second cylindrical portion 18c are integrally formed.
  • the first cylindrical portion 18b and the second cylindrical portion 18c may be formed separately.
  • the tubular member 19 is disposed in a through hole 11 c formed in the seat portion 11 b and protrudes from the protective cover 11.
  • the screw member 17 is formed on the head 17a disposed on the protective cover 11 side and on the front end side of the head 17a, and the protective cover 11, the first winding plate 21, the ferrite plate 23, and the second winding plate 22 are formed. And a tip portion 17c formed on the tip side of the shaft portion 17b and screwed to the base 12.
  • the shaft portion 17b is disposed inside the first cylindrical portion 18b and the second cylindrical portion 18c. Male screws are formed on the shaft portion 17b and the tip portion 17c.
  • the screw member 17 passes through the first winding plate 21 and the protruding portion 22c of the second winding plate 22, and fastens the first winding plate 21, the second winding plate 22 and the base 12.
  • the 1st cylindrical part 18b and the 2nd cylindrical part 18c may be formed with the internal thread in which the axial part 17b of the screw member 17 can be screwed, and the internal thread may not be formed.
  • the head 17 a protrudes from the end surface 11 a of the protective cover 11.
  • the seat portion of the protective cover 11 may be formed to be recessed from the end surface 11a of the protective cover 11, and the head portion 17a may be accommodated in the recessed portion of the seat portion. If such a configuration is adopted, the head portion 17 a of the screw member 17 is accommodated on the base 12 side from the end surface 11 a of the protective cover 11. Therefore, the position of the lowest end of the coil device 5 (that is, the lowest ground height) is prevented from being lowered by the fastening portion 16. Thereby, it is possible to avoid the head 17a coming into contact with an object while the electric vehicle EV is traveling or stopped.
  • the hole portion 26 (see FIG. 2) of the coil portion C described above includes a through hole 21c, a hole portion 23a, and a through hole 22d.
  • a seal member is appropriately provided between the protective cover 11 and the flange portion 18a.
  • the seat portion 11b of the protective cover 11 protruding to the coil portion C side is pressure-bonded to the flange portion 18a via a seal member.
  • the protective cover 11 is supported by the coil part C through the flange part 18a.
  • the through hole 11c of the protective cover 11, the through hole 21c of the first winding plate 21, and the through hole 22d of the second winding plate 22 are formed coaxially. These axes extend obliquely with respect to a plane perpendicular to the winding axis direction.
  • the tubular member 19 and the tubular member 18 are arranged coaxially. These axes coincide with the axes of the through hole 11c, the through hole 21c, and the through hole 22d described above, and extend obliquely with respect to a plane orthogonal to the winding axis direction.
  • the shaft portion 17b and the tip portion 17c of the screw member 17 are disposed obliquely with respect to a plane orthogonal to the winding axis direction.
  • the inclination angle of the screw member 17 can be appropriately changed according to the respective positions of the front surface side extending portion 31 and the back surface side extending portion 32.
  • the cylindrical member 19, the cylindrical member 18, and the screw member 17 are disposed obliquely so as to pass between the front surface side extended portions 31 and 31 and between the back surface side extended portions 32 and 32.
  • the fastening portion 16 avoids interference with the front surface side extended portion 31 and the back surface side extended portion 32 in the equal portion 35 where the distance between the front surface side extended portions 31 and 31 is equal to the other portions. It is provided diagonally.
  • the second winding plate 22 provided with the through hole 22d In performing the fastening by the fastening portion 16, the second winding plate 22 provided with the through hole 22d, the ferrite plate 23 provided with the hole portion 23a, and the first winding plate 21 provided with the through hole 21c. And overlay.
  • the cylindrical member 18 is fixed to the first winding plate 21 and the second winding plate 22, and the first winding plate 21, the ferrite plate 23, and the second winding plate 22 are connected.
  • the seat portion 11 b of the protective cover 11 is overlaid on the flange portion 18 a of the cylindrical member 18.
  • the protective cover 11 By screwing the screw member 17 into the base 12, the protective cover 11 is fastened to the first winding plate 21, the ferrite plate 23, the second winding plate 22 and the base 12.
  • the flange portion 18 a is pressed against the first winding plate 21 via the tubular member 19.
  • the flange portion 18a presses the first winding plate 21 toward the base 12 side.
  • the board 21 with the 1st volume is pressed against the board 22 with the 2nd volume, and the ferrite plate 23 pinched
  • the protective cover 11 is supported by the base 12 and the coil part C (winding part 20) via the flange part 18a of the fastening part 16.
  • the housing 10 accommodates the coil part C including the winding part 20 and the ferrite plate 23.
  • the fastening portion 16 is provided between the plurality of front surface side extending portions 31 and the back surface side extending portion 32 extending in the winding direction on the winding portion 20.
  • the winding part 20 and the housing 10 are fastened by the fastening part 16. Since the fastening portion 16 is disposed obliquely with respect to the plane orthogonal to the winding axis direction, the fastening portion 16 avoids interference with the front surface side extended portion 31 and the back surface side extended portion 32 of the conducting wire 30. easy. In other words, the degree of freedom in providing the fastening portion 16 is increased. Therefore, the strength of the housing 10 is increased in the solenoid type coil device 5.
  • the housing 10 includes a protective cover 11 and a base 12.
  • the strength of the housing 10 is increased by fastening the winding part 20 and both the protective cover 11 and the base 12 by the fastening part 16.
  • a ferrite plate 23 is provided between the protective cover 11 and the base 12.
  • the fastening portion 16 penetrates the ferrite plate 23, and the protective cover 11 and the base 12 are fastened. Therefore, the housing 10 is more firmly fixed to the winding part 20. Further, the movement of the ferrite plate 23 in the winding direction and the winding axis direction is restricted.
  • the fastening portion 16 passes through the protruding portion 22c disposed in the hole portion 23a of the ferrite plate 23, and fastens the first winding plate 21 and the second winding plate 22 together.
  • the board 21 with the 1st volume and the board 22 with the 2nd volume are fastened more firmly.
  • the ferrite plate 23 is not in contact with the fastening portion 16 and is indirectly fixed by the fastening portion 16.
  • the ferrite plate 23 is sandwiched and held between the first winding plate 21 and the second winding plate 22.
  • the ferrite plate 23 may have brittleness, but according to the above configuration, the strength of the ferrite plate 23 is increased.
  • the protective cover 11 is supported by the coil part C via the flange part 18a of the cylindrical member 18.
  • the protective cover 11 is not in contact with the first coiled plate 21 of the coil portion C, but is in contact with the flange portion 18a. Therefore, protection of the board 21 with the first winding is achieved.
  • a gap G is formed between the protective cover 11 and the coil portion C.
  • a part of the protective cover 11 (specifically, the seat part 11b) protrudes, and the protective cover 11 is supported by the coil part C through the protruding part. Therefore, it can prevent more reliably that the protective cover 11 bends around a fastening part.
  • the fastening part 16 penetrates the housing 10, it is easy to fasten the fastening part 16 from the outside of the housing 10. Therefore, the fastening part 16 can be provided reliably and easily.
  • the fastening portion 16 is disposed obliquely with respect to a plane orthogonal to the winding axis direction, interference with the conducting wire 30 is easily avoided even when provided in the equal portion 35.
  • the fastening portion 16 Since the fastening portion 16 is provided in the first central region A1 of the winding portion 20 in the winding direction and the winding axis direction, the strength of the housing 10 is at a position corresponding to the first central region A1 of the winding portion 20. Has been increased. When the fastening portion 16 is not provided, the housing 10 is relatively easily bent at a position corresponding to the second central region A2 of the winding portion 20. The strength of the housing 10 is further improved by the fastening portion 16.
  • the strength of the housing 10 is at a position corresponding to the second central region A2 of the housing 10. Is increased.
  • the housing 10 is relatively easy to bend in the second central region A2. The strength of the housing 10 is further improved by the fastening portion 16.
  • the coil device 5 has an advantageous effect on the above-described prior art documents.
  • no consideration is given to how to attach the receiving coil device to the outside of the vehicle.
  • the power receiving coil device When the power receiving coil device is mounted inside the vehicle, the power receiving coil device is supported by the chassis.
  • the transmission efficiency increases as the distance between the power transmission coil device and the power reception coil device is shorter. Therefore, there is a great need to attach the power reception coil device to the outside of the vehicle chassis.
  • the base 12 is fixed to the outside of the chassis.
  • the protective cover 11 facing the power transmission coil device 4 By realizing the protective cover 11 facing the power transmission coil device 4 with a non-magnetic material such as resin, the magnetic flux generated by the coil device 4 is not affected. Therefore, efficient non-contact power feeding is realized. Furthermore, when a nonmagnetic and nonconductive material is used for the protective cover 11, the power efficiency of the non-contact power feeding can be further increased.
  • the base 12 facing the vehicle body By realizing the base 12 facing the vehicle body with a nonmagnetic and conductive material, the structural strength of the coil device 5 can be improved while suppressing the influence on the magnetic field distribution between the coil device 4 and the coil device 5. It becomes possible. Further, since the nonmagnetic and conductive base 12 functions as a magnetic shield, the magnetic flux directed to the coil devices 4 and 5 increases, and the power efficiency can be improved.
  • Patent Document 3 discloses that the central region of the substrate is bolted. However, what is fixed is only the substrate, and the protective cover itself is not fixed. Therefore, the deflection of the central region of the protective cover occurs in the same manner as in Patent Document 2.
  • Patent Document 2 a spacer for securing the strength of the protective cover is mentioned, but when the power receiving unit is attached upside down and the protective cover is bent, a gap is generated between the spacer and the protective cover. It is difficult to ensure the strength of the protective cover.
  • the housing 10 and the winding portion 20 are fastened by the fastening portion 16, so that the strength of the housing 10 is ensured.
  • FIG. 7 of Patent Document 1 shows a cross-sectional view of the power receiving coil device. Since the conductor positions of the upper ferrite housing part and the lower ferrite housing part are aligned, the bolts are moved up and down so as not to interfere with the conductor. In some cases, the conductor interval is not necessarily longer than the width of the bolt.
  • the positions of the conductors are often provided obliquely rather than being aligned vertically (surface-side extending portion 31 shown in FIG. 14). And the back side extended portion 32).
  • the other conductive wire position back surface extending portion 32
  • the bolt 116 is inserted so as not to interfere with the conductive wire. It becomes even more difficult to do.
  • the above-described various problems are overcome in the coil device 5 of the present embodiment.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment.
  • the present invention includes various modifications.
  • the said embodiment demonstrated the aspect which determines arrangement
  • the arrangement of the fastening portions 16 may be determined based on a magnetic flux viewpoint.
  • areas FS and FS where the magnetic flux is strong are formed at both ends in the winding axis direction.
  • Regions FM and FM in which the magnetic flux is medium are formed at both ends in the winding direction.
  • the magnetic flux is relatively weak.
  • one or more fastening portions 16 may be disposed in the region FW where the magnetic flux is weak.
  • the regions FS and FS where the magnetic flux is strong are regions of 20% to 40% from both ends of the coil part C, respectively, with reference to the total length of the coil part C in the winding axis direction.
  • the regions FM and FM where the magnetic flux is medium are regions of 20% to 40% from both ends of the coil part C, respectively, with reference to the total length of the coil part C in the winding direction. Therefore, the region FW in which the magnetic flux is weak corresponds to, for example, the central 20 to 60% region in the winding axis direction and the central 20 to 60% region in the winding axis direction.
  • the fastening part 16 may be provided in the area
  • the arrangement of the fastening portions 16 may be determined based on a strength viewpoint.
  • one or more fastenings are performed in a rectangular region A3 that extends in the short-side direction (that is, the winding axis direction) of the winding unit 20 around the intersection of the first diagonal lines L1 and L1 of the winding unit 20.
  • a portion 16 may be provided.
  • one or a plurality of fastening portions 16 may be provided in the overlapping region A4 of the region FW where the magnetic flux is weak and the rectangular region A3.
  • the fastening part may be divided into two parts, a fastening part 16A on the protective cover 11 side and a fastening part 16A on the base 12 side.
  • Each of the fastening portions 16A and 16A is disposed obliquely with respect to a plane orthogonal to the winding axis direction.
  • the two fastening portions 16 ⁇ / b> A and 16 ⁇ / b> A are provided from the outside of the housing 10.
  • the fastening portion 16 ⁇ / b> A on the protective cover 11 side penetrates the protective cover 11 but does not penetrate the ferrite plate 23.
  • the fastening portion 16 ⁇ / b> A on the base 12 side penetrates the base 12 but does not penetrate the ferrite plate 23.
  • the tip of the fastening portion 16A terminates in the first winding board 21 or the second winding board 22.
  • a seal member is provided between the fastening portion 16 ⁇ / b> A on the protective cover 11 side and the protective cover 11.
  • a seal member is provided between the fastening portion 16 ⁇ / b> A on the base 12 side and the base 12.
  • a mode in which the protective cover 11 side fastening portion 16B and the base 12 side fastening portion 16B are divided into two parts may be adopted.
  • Each of the fastening portions 16B and 16B is disposed obliquely with respect to a plane orthogonal to the winding axis direction.
  • the two fastening portions 16B and 16B are provided from the inside of the winding portion 20 (that is, the ferrite plate 23 side of the first winding plate 21 and the ferrite plate 23 side of the second winding plate 22). .
  • the fastening portion 16 ⁇ / b> B on the protective cover 11 side does not penetrate the protective cover 11 and the ferrite plate 23.
  • the fastening portion 16 ⁇ / b> B on the base 12 side does not penetrate the base 12 and the ferrite plate 23.
  • the base end of the fastening portion 16B does not protrude from the surface of the first winding-attached plate 21 or the second winding-attached plate 22 on the ferrite plate 23 side.
  • the front end of the fastening portion 16B on the protective cover 11 side terminates in the protective cover 11.
  • the tip of the fastening portion 16B on the base 12 side terminates in the base 12.
  • a seal member is not required between the fastening portion 16B on the protective cover 11 side and the protective cover 11.
  • a seal member is not required between the fastening portion 16B on the base 12 side and the base 12.
  • a mode in which two fastening portions 16C and 16C are provided on the protective cover 11 side may be employed.
  • Each of the fastening portions 16C and 16C is disposed obliquely with respect to a plane orthogonal to the winding axis direction.
  • the fastening portions 16 ⁇ / b> C and 16 ⁇ / b> C penetrate the protective cover 11 and the ferrite plate 23.
  • the tips of the fastening portions 16 ⁇ / b> C and 16 ⁇ / b> C are terminated in the base 12.
  • a seal member is provided between the fastening portions 16 ⁇ / b> C and 16 ⁇ / b> C and the protective cover 11.
  • FIG. 11 shows a case where four fastening portions 16D are provided. Some (or all) fastening portions 16D among the plurality of fastening portions 16D are arranged obliquely with respect to a plane orthogonal to the winding axis direction. Each thickness (diameter) of fastening part 16D can be changed suitably.
  • the protective cover 11 side one medium-sized fastening portion 16D is used, and the protective cover 11 and the first winding plate 21 are fastened.
  • the second winding plate 22 and the ferrite plate 23 are fastened by two small fastening portions 16D and 16D.
  • the base 12 and the second winding plate 22 are fastened by one small fastening portion 16D. Only when the fastening portion 16D penetrates the protective cover 11 or the base 12, a seal member is provided between the fastening portion 16D and the protective cover 11 or the base 12.
  • the “medium-sized fastening portion” and the “small fastening portion” mean the thickness (diameter) with reference to the single fastening portion 16 shown in FIG. When a plurality of medium-sized or small fastening portions are used, the influence on the magnetic field distribution can be reduced.
  • a key structure may be provided inside the protective cover 11 and the base 12. That is, the fastening portion 16E is provided integrally with the protective cover 11E and protrudes toward the base 12E, and the second connecting member is provided integrally with the base 12E and protrudes toward the protective cover 11E. 12e. At least one of the first coupling member 11e and the second coupling member 12e is disposed in the coil portion CE. In other words, at least one of the first coupling member 11e and the second coupling member 12e intersects (enters) the coil portion CE. The first coupling member 11e and the second coupling member 12e are coupled.
  • the first coupling member 11e and the second coupling member 12e are arranged obliquely with respect to a plane orthogonal to the winding axis direction in a coupled state. More specifically, the fastening portion 16E is configured such that the front end of the first coupling member 11e is fitted into the concave portion at the front end of the second coupling member 12e. As the protective cover 11E is pressed against the base 12E, the fastening strength between the first coupling member 11e and the second coupling member 12e increases. In this case, since the fastening portion 16E is provided integrally with the housing 10E and does not penetrate the housing 10E, a seal around the fastening portion 16E is unnecessary.
  • two (plural) fastening portions 16F may be arranged along the winding axis direction.
  • the fastening portions 16F and 16F can be provided point-symmetrically with respect to the intersection, that is, the center point (see FIG. 5) of the first diagonal lines L1 and L1 of the winding portion 20.
  • two (plural) fastening portions 16G may be arranged along the winding direction.
  • the fastening portions 16G and 16G are provided symmetrically with respect to the intersection, that is, the center point (see FIG. 5) of the first diagonal lines L1 and L1 of the winding portion 20.
  • the size of the fastening portion is determined so that the surface area of the surface through which the magnetic flux of the fastening portion passes is the same as that when one fastening portion 16 is provided. Can be done. If the surface area of the surface through which the magnetic flux passes is not increased, there will be no demerit caused by a plurality of fastening portions.
  • the fastening portions 16A to 16G may be arranged along a plane orthogonal to the winding direction.
  • the plane orthogonal to the winding direction is an imaginary plane extending in the winding axis direction and the vertical direction (that is, the plate thickness direction of the first winding plate 21 and the second winding plate 22). In this case, regarding the fastening portions 16A to 16G, the surface area of the surface through which the magnetic flux can pass can be minimized.
  • the distance between the surface-side extending portions 31, 31 is uniform in all the parts on the first winding plate 21, and even if the distance between the surface-side extending portions 31, 31 is non-uniform in a part. Good. In this case, some intervals among the plurality of groove portions 21b may be different from the intervals between other portions. It is not limited to the case where the intervals between the back surface side extended portions 32, 32 are uniform in all the parts on the second winding plate 22, and even if the intervals between the back surface side extended portions 32, 32 are uneven in some portions. Good. In this case, some intervals among the plurality of groove portions 22b may be different from the intervals between other portions.
  • a groove part may not be formed in a winding board, but the conducting wire 30 may extend on the surface of a flat winding board.
  • the distal end portion 17 c of the fastening portion 16 may penetrate the base 12. That is, the front end portion 17c of the fastening portion 16 may protrude toward the electric vehicle EV.
  • the distal end portion 17c penetrating the base 12 is screwed to the vehicle body, for example, and the coil device 5 is more firmly attached to the vehicle body.
  • the fastening part may be any member as long as it can fasten the winding part and the housing, and may be a screw or a rivet.
  • the present invention is not limited to disposing the winding portion 20 on the base 12 so that the first central region A1 and the second central region A2 do not completely overlap (see FIG. 5).
  • the winding part 20 may be positioned on the base 12 such that the center of the winding part 20 overlaps the center of the base 12.
  • the present invention is not limited thereto, and may be a conducting wire other than a litz wire as long as it functions as a coil device for non-contact power feeding.
  • the type, form, form, material, configuration, shape, and dimensions of the conductive wire 30 can be arbitrarily selected.
  • the present invention is applied to the coil device 5
  • the present invention is not limited thereto.
  • the present invention may be applied to the power transmission coil device 4.
  • the said embodiment demonstrated the case where the coil apparatus of this invention was applied to a non-contact electric power feeding system, it is not limited to a non-contact electric power feeding system,
  • the coil apparatus of this invention is an induction heating system. And may be applied to eddy current flaw detection systems.
  • the strength of the housing can be increased in the solenoid type coil device.

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Abstract

 ソレノイド型のコイル装置は、巻付部と、巻付部に巻かれた導線と、を含むコイル部と、コイル部を収容するハウジングと、巻付部とハウジングとを締結する少なくとも1つの締結部と、を備える。導線は、巻付部上で巻線方向に沿って延びると共に、巻軸方向に間隔を有する複数の延在部分を含み、締結部は、延在部分の間に設けられ、巻軸方向に直交する平面に対して斜めに配置されている。

Description

コイル装置
 本発明は、コイル装置に関する。本出願は、2014年5月22日に提出された日本特許出願第2014-105907号に基づいており、それに対して優先権の利益を主張するものであり、その内容全体は、参照されることによって本出願に援用される。
 非接触給電システムは、送電コイル装置及び受電コイル装置を備え、コイル間の電磁誘導や磁界共鳴等を利用して、非接触での給電を実現している。各コイル装置は、コイル及びフェライトを内部に有する。コイル装置は、ハウジングで囲われている。ハウジングは、例えば保護カバーとアルミ板とで構成される。非接触給電システムの適用先は、例えば、電気自動車の給電システムである。この場合、受電コイル装置は、車に搭載される。
 下記特許文献1、2および3に記載された技術が知られている。特許文献1に記載された装置では、受電コイル装置である車内トランスジューサが車両(シャーシ)内に搭載される。または、車内トランスジューサは、車台の下面の下に突き出して搭載される。特許文献2に記載された装置では、受電コイルである二次自己共振コイルを支持するボビンは、その鍔部に接続された固定部材により、車に取り付けられている。
 特許文献3に記載された装置では、受電部のアルミ製の基板は、ボルト孔を介して、非磁性ボルトにより移動体の下部に固定されている。給電部(送電装置)のアルミ製の基板は、ボルト孔を介して、非磁性ボルトにより走行路面等に固定されている。ポリカーボネイト製の保護カバーは、ボルト孔を介して、非磁性ボルトにより基板に固定されている。保護カバーと絶縁板との間にはスペーサが設けられており、このスペーサによって、保護カバーの強度が高められている。
特開2013-153132号公報 特開2010-87353号公報 特開2008-120239号公報
 特許文献1に記載されるようなソレノイド型のコイルでは、導線が巻かれる巻付部(特許文献1の装置ではフェライトハウジング部分)は、保護カバーとアルミ板との間で平板状に延びるように配置されている。巻付部には、複数のスロット状の溝が形成されており、この溝に導線が配置される。このような構造では、巻付部に巻かれた導線は、巻付部の表面側および裏面側のそれぞれにおいて、複数の平行な直線状部分を有する。よって、保護カバーとアルミ板との間に配置された巻付部の全域にわたって、導線が存在することになる。
 ハウジングの強度を高めるために、特許文献3に記載されたようなスペーサを設けることが知られている。しかし、巻付部の全域にわたって導線が存在するソレノイド型のコイルに、このようなスペーサを適用することは難しい。ソレノイド型のコイルを採用するコイル装置において、ハウジングの強度を高めることが課題になっている。
 本発明は、ハウジングの強度を高めることができるソレノイド型のコイル装置を提供することを目的とする。
 本発明の一態様に係るコイル装置は、ソレノイド型のコイル装置であって、巻付部と、巻付部に巻かれた導線と、を含むコイル部と、コイル部を収容するハウジングと、巻付部とハウジングとを締結する少なくとも1つの締結部と、を備え、導線は、巻付部上で巻線方向に沿って延びると共に、巻軸方向に間隔を有する複数の延在部分を含み、締結部は、複数の延在部分の間に設けられ、巻軸方向に直交する平面に対して斜めに配置されている。
 このコイル装置によれば、ハウジングは、巻付部を含むコイル部を収容する。巻付部上で巻線方向に延びる複数の延在部分の間に、少なくとも1つの締結部が設けられる。締結部により、巻付部とハウジングとが締結される。締結部は、巻軸方向に直交する平面に対して斜めに配置されているため、導線の延在部分に締結部が干渉することを回避し易い。言い換えれば、締結部を設ける際の自由度が高められる。よって、ソレノイド型のコイル装置において、ハウジングの強度を高めることができる。
 いくつかの態様において、コイル部は、巻付部の内部に配置された磁性部材を更に含む。この場合、電力効率が高められる。
 いくつかの態様において、ハウジングは、平板状のコイル部の第1面に対面する第1ハウジング部材と、第1ハウジング部材に固定されて、第1面とは反対側の第2面に対面する第2ハウジング部材と、を含む。この場合、巻付部と第1ハウジング部材および第2ハウジング部材の少なくとも一方とが締結部によって締結されることにより、ハウジングの強度を高めることができる。
 いくつかの態様において、巻付部は、第1ハウジング部材と磁性部材との間に配置された第1巻付板と、第2ハウジング部材と磁性部材との間に配置された第2巻付板とを含み、締結部は、磁性部材を貫通すると共に、第1巻付板と第2巻付板とを締結する。この場合、第1ハウジング部材および第2ハウジング部材の間に磁性部材が設けられる。締結部は磁性部材を貫通し、第1巻付板と第2巻付板とが締結されるため、ハウジングが巻付部に対してより強固に固定される。
 いくつかの態様において、磁性部材には孔部が設けられ、第1巻付板および第2巻付板の一方は、孔部内へ突出する突出部を含み、締結部は、突出部を貫通して、第1巻付板と第2巻付板とを締結する。この場合、締結部は、磁性部材の孔部内に配置された突出部を貫通して、第第1巻付板と第2巻付板とを締結する。第1巻付板と第2巻付板とがより強固に締結される。磁性部材は、第1巻付板および第2巻付板によって挟まれて保持される。磁性部材は脆弱性を有し得るが、上記構成によれば、磁性部材の強度を高めることができる。
 いくつかの態様において、締結部は、第1ハウジング部材側から第1巻付板に当接するフランジ部を含み、第1ハウジング部材は、フランジ部を介して、コイル部によって支持されている。この場合、第1ハウジング部材は、コイル部によって支持されるので、第1ハウジング部材が締結部の周辺でたわむことを防止できる。
 いくつかの態様において、締結部は、ハウジングを貫通している。ハウジングの外部から締結部による締結が行われるため、締結部を確実かつ容易に設けることができる。
 いくつかの態様において、締結部は、第1ハウジング部材に一体に設けられて第2ハウジング部材に向けて突出する第1結合部材と、第2ハウジング部材に一体に設けられて第1ハウジング部材に向けて突出する第2結合部材と、を含み、第1結合部材および第2結合部材の少なくとも一方がコイル部内に配置されると共に、第1結合部材と第2結合部材とが結合されている。この場合、締結部がハウジングを貫通しないため、締結部周りのシールが不要である。
 いくつかの態様において、コイル部は、巻軸方向で隣り合う延在部分の間隔が他の延在部分の間隔と等しい均等部を含み、締結部は、均等部に設けられている。この場合、コイル部の均等部では、他の部分と導線の間隔が等しいため、磁界に対する影響をできるだけ小さくすることができる。締結部は、巻軸方向に直交する平面に対して斜めに配置されるため、均等部に設けられる場合でも、導線に対する干渉は容易に回避される。
 いくつかの態様において、締結部は、巻線方向および巻軸方向における巻付部の中央領域に設けられている。この場合、巻付部の中央領域に対応する位置で、ハウジングの強度が高められる。巻付部の中央領域に対応する位置では、ハウジングが比較的たわみやすい。よって、ハウジングの強度が一層向上する。
 いくつかの態様において、締結部は、巻線方向および巻軸方向におけるハウジングの中央領域に設けられている。この場合、ハウジングの中央領域に対応する位置で、ハウジングの強度が高められる。ハウジングは、中央領域では比較的たわみやすい。よって、ハウジングの強度が一層向上する。
 いくつかの態様において、締結部は、締結部が設けられることによる電力効率の低下が0.1%以下であるような領域に設けられている。この場合、締結部によって電力効率に与えられる影響をできるだけ小さくすることができる。
 いくつかの態様において、締結部は、コイル部における磁束密度が他の領域よりも低い領域に設けられている。この場合、締結部によって磁束に与えられる影響をできるだけ小さくすることができる。
 いくつかの態様において、締結部は複数であり、複数の締結部は、巻軸方向に沿って配列されている。
 いくつかの態様において、締結部は複数であり、複数の締結部は、巻線方向に沿って配列されている。
 本発明のいくつかの態様によれば、ソレノイド型のコイル装置において、ハウジングの強度を高めることができる。
本発明の一実施形態に係るコイル装置の適用例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るコイル装置を示す斜視図である。 図3(a)は締結部が設けられる部分を模式的に示す断面図であり、図3(b)は図3(a)における導線の位置関係を説明するための図である。 図2中の締結部付近を示す断面図である。 ハウジングおよび巻付部の中央領域を示す平面図である。 図6(a)は、磁束密度または電力効率を考慮した場合の締結部の設置位置を示す平面図であり、図6(b)は、強度を考慮した場合の締結部の設置位置を示す平面図である。 図6(a)に示される領域と図6(b)に示される領域との重畳領域を示す平面図である。 他の形態において、締結部が設けられる部分を模式的に示す断面図である。 更に他の形態において、締結部が設けられる部分を模式的に示す断面図である。 更に他の形態において、締結部が設けられる部分を模式的に示す断面図である。 更に他の形態において、締結部が設けられる部分を模式的に示す断面図である。 更に他の形態において、ハウジングのキー構造を模式的に示す断面図である。 図13(a)は巻軸方向に2つの締結部が配列された態様を示す平面図であり、図13(b)は巻線方向に2つの締結部が配列された態様を示す平面図である。 従来のソレノイド型のコイルに締結部を設けた場合を説明するための断面図である。
 以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
 図1を参照して、本実施形態のコイル装置が適用された非接触給電システム1について説明する。非接触給電システム1は、送電装置2から受電装置3に電力を供給するためのシステムである。送電装置2および受電装置3は、たとえば上下方向に離間している。送電装置2は、たとえば駐車場等に設置される。受電装置3は、たとえば電気自動車(Electric Vehicle)EVに搭載される。非接触給電システム1は、駐車場等に到着した電気自動車EVに対し、磁界共鳴方式又は電磁誘導方式等を利用して、電力を供給するように構成されている。
 送電装置2は、駐車場等の路面から上方に突出するように設けられた非接触給電用の送電コイル装置4を備える。送電コイル装置4は、たとえば扁平な直方体状や錘台状をなしている。送電装置2は、直流電源や交流電源から所望の交流電力を生成し、受電装置3に送るものであり、制御器、インバータ等(いずれも図示せず)をさらに備える。受電装置3は、たとえば電気自動車EVの車体(シャーシ等)の底面に取り付けられて、送電コイル装置4に対向する非接触給電用の受電コイル装置5を備える。受電コイル装置5は、たとえば扁平な直方体状や錘台状をなしている。受電装置3は、送電装置2から電力を受け取り、負荷(例えば、バッテリ)に電力を供給するものであり、制御器、整流器等(いずれも図示せず)をさらに備える。以下、送電コイル装置4および受電コイル装置5を、それぞれ、コイル装置4およびコイル装置5と称する。
 図1および図2を参照して、コイル装置5について説明する。コイル装置5は、送電コイル装置4で発生させた磁束がコイル装置5に鎖交することによって誘導電流を発生させるものである。コイル装置5は、ソレノイド型である。コイル装置5は、誘導電流を発生する平板状のコイル部Cと、コイル部Cを収容するハウジング10とを備える。
 扁平な直方体状のハウジング10は、たとえば、ベース(第2ハウジング部材)12と、ベース12との間に収容空間を形成する保護カバー(第1ハウジング部材)11(図3参照)とを含む。保護カバー11は、コイル部Cの表面(第1面)C1に対面する。ベース12は、コイル部Cの裏面(第1面とは反対側の第2面)C2に対面する。コイル装置5が電気自動車EVに取り付けられる際、たとえば、ベース12が車体側に固定される。保護カバー11がコイル装置4に対向する。すなわち、コイル装置5が電気自動車EVに取り付けられた状態では、コイル部Cの上方にベース12が配置され、コイル部Cの下方に保護カバー11が配置される。ベース12及び保護カバー11は、例えば、樹脂製である。また、コイル装置4に対向しないベース12は、非磁性且つ導電性の材料(例えば、アルミニウム)で実現されてもよい。
 ベース12は、電気自動車EVの車体に対して固定される部分であり、たとえば4つの隅部において、4本のねじ部材15により車体に固定される。長方形状のベース12は、外形よりも少し小さい長方形状の収容凹部12aを有している。コイル部Cは、収容凹部12a内に収容されており、ビス等のねじ部材によってベース12に固定されている。なお、コイル部Cとベース12との間には絶縁シートが挿入され得る。
 長方形状の保護カバー11は、たとえばベース12の縁の4つのねじ孔13を介して、4本のねじ部材14によりベース12に固定される。保護カバー11とコイル部Cとの間には、コイル部Cの表面C1の略全域にわたって隙間G(図4参照)が形成されている。保護カバー11の中央には、後述する締結部16が設けられる。保護カバー11には、締結部16を設けるための座部11bおよび貫通孔11cが形成されている。貫通孔11cが形成された部分を除く領域において、保護カバー11とコイル部Cとの間には、上記の隙間Gが延在している。
 図2および図3に示されるように、コイル部Cは、リッツ線である導線30と、導線30が巻かれる平板状の巻付部20とを含む。ボビンである巻付部20は、表面C1側に配置された長方形状の第1巻付板(第1巻付板)21と、裏面C2側に配置された長方形状の第2巻付板(第2巻付板)22とを含む。第1巻付板21および第2巻付板22は、同じ材料(例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂)によって形成されている。
 第1巻付板21と第2巻付板22との間には、フェライト板(磁性部材)23が配置されている。すなわち、フェライト板23は、巻付部20の内部に配置されている。平面視において、フェライト板23の形状および大きさは、第1巻付板21および第2巻付板22の形状および大きさに略等しいか、又は小さい。フェライト板23は、第1巻付板21および第2巻付板22によって挟まれ、保持されている。フェライト板23と保護カバー11との間に、第1巻付板21が配置されている。フェライト板23とベース12との間に、第2巻付板22が配置されている。
 なお、磁性部材は、フェライト板に限定されず、他の磁性材料(例えば、ケイ素鋼板、アモルファス磁性合金、磁石)で実現されてもよい。特に電力効率向上の点で、磁性部材は軟磁性材料(例えば、フェライト、ケイ素鋼板、アモルファス磁性合金)であってもよい。また、巻付部20内に配置されるものは磁性部材に限定されず、コイル部Cの強度確保のために巻付部20内の空洞の一部又は全体を埋める補強材であってもよい。更に、本発明は、巻付部20内に磁性部材や補強材が配置されることに限定されるものではなく、コイル部Cは、巻付部20内が空洞のままである空芯コイルであってもよい。なお、電力効率とは、送電装置2内のある箇所での電力に対する受電装置3内のある箇所での電力の割合を示すものであり、例えば、送電装置2のインバータの入力の電力に対する受電装置3の整流器の出力の電力の割合である。ここで、送電装置2のインバータとは、送電装置2から受電装置3へ伝送される交流電力を直流電力(直流電源からの出力や交流電源からの出力が整流された電力等)から生成するものである。受電装置3の整流器とは、送電装置2からの交流電力を直流電力(例えば、バッテリに入力される電力)に変換するものである。
 第1巻付板21には、たとえばコイル部Cの長辺方向に延びる複数の溝部21bが形成されている。複数の溝部21bは、互いに平行であり、等間隔に形成されている。複数の溝部21bの上記長辺方向に垂直な断面形状は、保護カバー11側の一辺が開放された矩形状である。溝部21bは、第1巻付板21の表面21aに対して窪んでおり、所定の深さを有している。
 第2巻付板22には、たとえばコイル部Cの長辺方向に延びる複数の溝部22bが形成されている。複数の溝部22bは、互いに平行であり、等間隔に形成されている。複数の溝部22bの上記長辺方向に垂直な断面形状は、ベース12側の一辺が開放された矩形状である。溝部22bは、第2巻付板22の表面22aに対して窪んでおり、所定の深さを有している。
 上記した第1巻付板21、フェライト板23および第2巻付板22が一体化されており、その周囲に、導線30が巻かれている。より詳しくは、導線30は、上記の溝部21bおよび溝部22b内に配置されている。図3に示されるように、コイル部Cでは、溝部21bが設けられる位置と、表面22aが設けられる位置とが、コイル部Cの短辺方向において異なっている。言い換えれば、溝部21bおよび溝部22bは、上下方向(コイル部Cの表面C1に垂直な方向、つまり、第1巻付板21および第2巻付板22の板厚方向)に整列していない。
 上記構成により、巻付部20に巻かれた導線30は、第1巻付板21上で延びる複数の表面側延在部分31と、第2巻付板22上で延びる複数の裏面側延在部分32とを含む。コイル部Cの長辺方向は、導線30の巻線方向に等しく、コイル部Cの短辺方向は、導線30の巻軸方向に等しい。巻線方向と巻軸方向とは、直交している(交差している)。巻付部20の巻線方向の端面では、導線30は、上下方向に対して傾斜する方向に延びている。表面側延在部分31のそれぞれと裏面側延在部分32のそれぞれとは、上下方向に整列していない。表面側延在部分31および裏面側延在部分32は、巻線方向から見た場合に、上下で斜交い状に(ジグザグに)設けられている(図3参照)。このような導線30の配置により、コイル部Cでは、導線30同士が可能な限り離間しており、絶縁距離が確保されている。
 図3および図4を参照して、表面側延在部分31および裏面側延在部分32についてより詳細に説明する。巻線方向に沿って延びる複数の表面側延在部分31は、直線状であり、互いに平行である。上記したように、複数の溝部21bは、等間隔に形成されている。図3(b)に示されるように、2本の表面側延在部分31,31の中心間の距離すなわちピッチは、ピッチP1である。このピッチP1は、第1巻付板21上に形成された複数の表面側延在部分31において、均等である。表面側延在部分31同士の距離を比較する際、上記のようにピッチで比較してもよいし、図4に示されるように、表面側延在部分31の間隔で比較してもよい。表面側延在部分31,31の間隔すなわち巻軸方向で対向する2つの内端面の距離は、間隔D1である。この間隔D1は、第1巻付板21上に形成された複数の表面側延在部分31において、均等である。
 コイル部Cは、巻軸方向で隣り合う表面側延在部分31,31の間隔D1が他の表面側延在部分31,31の間隔D1と等しい均等部35を含んでいる。コイル部Cでは、複数の表面側延在部分31のうち、隣り合う任意の表面側延在部分31,31の間隔は、他の部分の間隔と等しい間隔D1である。コイル部Cの第1巻付板21上には、複数の均等部35が形成されている。
 巻線方向に沿って延びる複数の裏面側延在部分32は、直線状であり、互いに平行である。上記したように、複数の溝部22bは、等間隔に形成されている。図3(b)に示されるように、2本の複数の裏面側延在部分32,32の中心間の距離すなわちピッチは、ピッチP1である。このピッチP1は、第2巻付板22上に形成された複数の裏面側延在部分32において、均等である。裏面側延在部分32,32の間隔すなわち巻軸方向で対向する2つの内端面の距離は、間隔D1である。この間隔D1は、第2巻付板22上に形成された複数の裏面側延在部分32において、均等である。
 コイル部Cは、巻軸方向で隣り合う裏面側延在部分32,32の間隔D1が他の裏面側延在部分32,32の間隔D1と等しい均等部35を含んでいる。コイル部Cでは、複数の裏面側延在部分32のうち、隣り合う任意の裏面側延在部分32,32の間隔は、他の部分の間隔と等しい間隔D1である。コイル部Cの第2巻付板22上には、複数の均等部35が形成されている。
 図2~図5に示されるように、導線30の間隔が均等である均等部35に、保護カバー11の強度を高め得る締結部16が設けられている。コイル部Cの巻付部20には、表面側延在部分31,31の間および裏面側延在部分32,32の間を通るようにして、締結部16が設けられる孔部26が斜めに形成されている。このような配置により、締結部16の導線30への干渉が回避されている。
 図3(b)に示されるように、コイル部Cでは、表面側延在部分31と裏面側延在部分32との対称性が維持されている。巻軸方向において、隣り合う表面側延在部分31,31の中央に裏面側延在部分32が位置している。巻軸方向において、隣り合う裏面側延在部分32,32の中央に表面側延在部分31が位置している。コイル部Cでは、上下において斜交い状の関係(ジグザグな位置関係)が維持されている。
 図4および図5を参照して、締結部16について詳細に説明する。図5に示されるように、締結部16は、巻線方向および巻軸方向における巻付部20の中央領域である第1中央領域A1に設けられている。言い換えれば、締結部16は、巻付部20の第1対角線L1,L1の交点すなわち中心点に設けられている。
 締結部16は、巻付部20の第1対角線L1,L1の交点を中心とする第1中央領域A1内に設けられてもよい。締結部16は、巻線方向および巻軸方向におけるハウジング10(すなわち保護カバー11またはベース12)の中央領域である第2中央領域A2に設けられてもよい。言い換えれば、締結部16は、ベース12の第2対角線L2,L2の交点すなわち中心点に設けられてもよいし、その交点を中心とする第2中央領域A2内に設けられてもよい。
 図4に示されるように、締結部16は、巻軸方向に直交する平面に対して斜めに配置されている。巻軸方向に直交する平面とは、巻線方向および上下方向(すなわち第1巻付板21および第2巻付板22の板厚方向)に延在する仮想の平面である。本実施形態では、締結部16は、上下方向に対して角度をなしており、巻軸方向に対して鋭角または鈍角(90度以外の角度)をなしている。締結部16は、巻線方向に対して直交する方向に配置される。
 締結部16は、保護カバー11、第1巻付板21、フェライト板23および第2巻付板22を貫通している。締結部16の先端部17cは、ベース12を貫通しておらず、ベース12内で終端している。より詳しくは、締結部16は、第1巻付板21および第2巻付板22を貫通するように設けられた筒状部材18と、保護カバー11を貫通するように設けられた筒状部材19と、筒状部材18および筒状部材19の内部に配置されたねじ部材17とを含む。筒状部材18、筒状部材19およびねじ部材17は、いずれも非磁性の金属からなるが、磁性材料であってもよい。筒状部材18は、第1巻付板21および第2巻付板22の少なくとも一方に固定されている。筒状部材19は、保護カバー11に固定されている。締結部16は、ねじ部材17によって、筒状部材18及び19を介して、保護カバー11、第1巻付板21、フェライト板23、第2巻付板22およびベース12を強固に締結している。また、締結部16が熱伝導性を有する材質で実現されている場合には、非接触給電により発熱したフェライト板23の熱の一部は、突出部22c、締結部16の順に伝わり、先端部17c及び筒状部材19から外部に放出される。特に、締結部16が熱伝導性の高い材質(例えば、金属)で実現されているほど、放熱効果を高められる。
 フェライト板23には、締結部16に対応する位置に、たとえば円形の孔部23aが設けられている。第2巻付板22は、孔部23a内へ突出する円筒状の突出部22cを含む。なお、孔部23aは、矩形であってもよい。突出部22cの中央には、第2巻付板22を厚み方向に貫通する円形の貫通孔22dが設けられている。第1巻付板21には、貫通孔22dに連通する貫通孔21cが形成されている。第2巻付板22の突出部22cは、フェライト板23の孔部23a内に配置されている。突出部22cの表面は、第1巻付板21に当接している。
 筒状部材18は、保護カバー11側から第1巻付板21に当接するフランジ部18aと、フランジ部18aの先端側に形成されて、第1巻付板21の貫通孔21c内に配置される第1筒状部18bと、第1筒状部18bの先端側に形成されて、第2巻付板22の貫通孔22d内に配置される第2筒状部18cとを含む。円板状のフランジ部18aは、保護カバー11の端面11aと面一になるように設けられている。フランジ部18a、第1筒状部18bおよび第2筒状部18cは一体的に形成されている。第1筒状部18bと第2筒状部18cとは、別体に形成されてもよい。筒状部材19は、座部11bに形成された貫通孔11c内に配置されており、保護カバー11から突出している。
 ねじ部材17は、保護カバー11側に配置された頭部17aと、頭部17aの先端側に形成されて、保護カバー11、第1巻付板21、フェライト板23および第2巻付板22を貫通する軸部17bと、軸部17bの先端側に形成されて、ベース12に螺着される先端部17cとを含む。軸部17bは、第1筒状部18bおよび第2筒状部18cの内部に配置される。軸部17bおよび先端部17cには、雄ねじが形成されている。ねじ部材17は、第1巻付板21と第2巻付板22の突出部22cとを貫通して、第1巻付板21、第2巻付板22およびベース12を締結している。なお、第1筒状部18bおよび第2筒状部18cには、ねじ部材17の軸部17bが螺着され得る雌ねじが形成されていてもよく、雌ねじが形成されていなくてもよい。
 頭部17aは、保護カバー11の端面11aから突出している。なお、保護カバー11の座部が保護カバー11の端面11aから窪むようにして形成され、座部の窪んだ部分に、頭部17aが収容されてもよい。このような構成を採用すれば、ねじ部材17の頭部17aが保護カバー11の端面11aよりベース12側に収まる。よって、コイル装置5の最下端の位置(すなわち最低地上高さ)が締結部16によって低くなることが防止される。これにより、電気自動車EVの走行中や停車時に、頭部17aが物体に接触してしまうことを避けることができる。
 上記したコイル部Cの孔部26(図2参照)は、貫通孔21c、孔部23aおよび貫通孔22dを含んで構成される。保護カバー11とフランジ部18aとの間には、適宜、シール部材が設けられる。コイル部C側に突出する保護カバー11の座部11bは、シール部材を介してフランジ部18aに圧着される。保護カバー11は、フランジ部18aを介してコイル部Cによって支持されている。
 上記の構成において、保護カバー11の貫通孔11c、第1巻付板21の貫通孔21c、第2巻付板22の貫通孔22dは同軸上に形成されている。これらの軸線は、巻軸方向に直交する平面に対して斜めに延在している。筒状部材19および筒状部材18(第1筒状部18bおよび第2筒状部18c)は同軸上に配置されている。これらの軸線は、上記した貫通孔11c、貫通孔21cおよび貫通孔22dの軸線に一致しており、巻軸方向に直交する平面に対して斜めに延在している。ねじ部材17の軸部17bおよび先端部17cは、巻軸方向に直交する平面に対して斜めに配置されている。ねじ部材17の傾斜角度は、表面側延在部分31および裏面側延在部分32のそれぞれの位置に応じて、適宜変更され得る。
 筒状部材19、筒状部材18およびねじ部材17は、表面側延在部分31,31の間および裏面側延在部分32,32の間を通るようにして、斜めに配置されている。言い換えれば、締結部16は、表面側延在部分31,31の間隔が他の部分と等しい均等部35において、表面側延在部分31および裏面側延在部分32との干渉を避けるように、斜めに設けられている。
 締結部16による締結を行うにあたっては、貫通孔22dが設けられた第2巻付板22と、孔部23aが設けられたフェライト板23と、貫通孔21cが設けられた第1巻付板21とを重ね合わせる。たとえば、第1巻付板21および第2巻付板22に対して筒状部材18を固定し、第1巻付板21、フェライト板23および第2巻付板22を連結する。続いて、筒状部材18のフランジ部18aに保護カバー11の座部11bを重ね合わせる。ねじ部材17をベース12にねじ込むことにより、第1巻付板21、フェライト板23、第2巻付板22およびベース12に対して、保護カバー11を締結する。フランジ部18aは、筒状部材19を介して、第1巻付板21に押さえつけられる。フランジ部18aは、第1巻付板21をベース12側に押さえ込む。これにより、第1巻付板21が第2巻付板22に押し付けられ、第1巻付板21と第2巻付板22との間に挟まれているフェライト板23が固定される。保護カバー11は、締結部16のフランジ部18aを介して、ベース12およびコイル部C(巻付部20)によって支持される。
 本実施形態のコイル装置5によれば、ハウジング10は、巻付部20とフェライト板23とを含むコイル部Cを収容する。巻付部20上で巻線方向に延びる複数の表面側延在部分31および裏面側延在部分32の間に、締結部16が設けられる。締結部16により、巻付部20とハウジング10とが締結される。締結部16は、巻軸方向に直交する平面に対して斜めに配置されているため、導線30の表面側延在部分31および裏面側延在部分32に締結部16が干渉することを回避し易い。言い換えれば、締結部16を設ける際の自由度が高められる。よって、ソレノイド型のコイル装置5において、ハウジング10の強度が高められている。
 ハウジング10は、保護カバー11とベース12とを含んでいる。巻付部20と、保護カバー11およびベース12の両方とが締結部16によって締結されることにより、ハウジング10の強度が高められている。
 保護カバー11およびベース12の間にフェライト板23が設けられている。締結部16はフェライト板23を貫通し、保護カバー11とベース12とが締結されている。よって、ハウジング10が巻付部20に対してより強固に固定されている。さらに、巻線方向および巻軸方向におけるフェライト板23の移動が規制されている。
 締結部16は、フェライト板23の孔部23a内に配置された突出部22cを貫通して、第1巻付板21と第2巻付板22とを締結する。第1巻付板21と第2巻付板22とがより強固に締結される。フェライト板23は、締結部16に接触しておらず、締結部16によって間接的に固定されている。フェライト板23は、第1巻付板21および第2巻付板22によって挟まれて保持される。一般的に、フェライト板23は脆弱性を有し得るが、上記構成によれば、フェライト板23の強度が高められている。
 保護カバー11は、筒状部材18のフランジ部18aを介して、コイル部Cによって支持されている。保護カバー11は、コイル部Cの第1巻付板21に接触しておらず、フランジ部18aに接触している。よって、第1巻付板21の保護が図られている。保護カバー11とコイル部Cとの間には隙間Gが形成されている。しかし、保護カバー11の一部(具体的には座部11b)が突出しており、その突出した部分を介して、保護カバー11がコイル部Cによって支持されている。よって、保護カバー11が締結部の周辺でたわむことをより確実に防止できる。
 締結部16は、ハウジング10を貫通しているため、ハウジング10の外部から締結部16による締結を行い易い。よって、締結部16を確実かつ容易に設けることができる。
 コイル部Cの均等部35では、他の部分と導線の間隔が等しいため、締結部16を設けない場合に対して、コイル部Cによって作られる磁界分布の変動をできるだけ小さくできる。締結部16は、巻軸方向に直交する平面に対して斜めに配置されるため、均等部35に設けられる場合でも、導線30に対する干渉が容易に回避されている。
 締結部16は、巻線方向および巻軸方向における巻付部20の第1中央領域A1に設けられているため、巻付部20の第1中央領域A1に対応する位置で、ハウジング10の強度が高められている。締結部16が設けられない場合、巻付部20の第2中央領域A2に対応する位置では、ハウジング10が比較的たわみやすい。締結部16によって、ハウジング10の強度が一層向上している。
 締結部16が、巻線方向および巻軸方向におけるハウジング10の第2中央領域A2に設けられている場合であっても、ハウジング10の第2中央領域A2に対応する位置で、ハウジング10の強度が高められる。締結部16が設けられない場合、ハウジング10は、第2中央領域A2では比較的たわみやすい。締結部16によって、ハウジング10の強度が一層向上する。
 コイル装置5は、上述した各先行技術文献に対して有利な効果を奏する。上記特許文献1では、受電コイル装置の車両の外側への取り付け方について何ら検討されていない。受電コイル装置が車両内部に搭載される場合は、受電コイル装置は、シャーシで支えられる。しかし、受電コイル装置が車両のシャーシの外部に露出して設置される場合には、どのように受電コイル装置を吊り下げるかが明らかにされていない。一般的に、送電コイル装置と受電コイル装置との間は、距離が短いほど、伝送効率は上がるため、受電コイル装置を車のシャーシの外部に取り付けるニーズは大きい。この点、本実施形態のコイル装置5によれば、ベース12がシャーシの外部に固定される。送電コイル装置4に対向する保護カバー11を非磁性材料、たとえば樹脂で実現することにより、コイル装置4によって発生させられた磁束に影響を与えない。よって、効率的な非接触給電が実現される。さらに、保護カバー11に非磁性かつ非導電性の材料を使用すると、非接触給電の電力効率を更に高めることができる。車体側に対向するベース12を非磁性且つ導電性の材料で実現することにより、コイル装置4とコイル装置5との間の磁界分布への影響を抑えつつ、コイル装置5の構造強度の向上が可能となる。また、非磁性且つ導電性のベース12は、磁気シールドとして機能するため、コイル装置4及び5へ向かう磁束が増え、電力効率の向上が図れる。
 上記特許文献2では、ボビンの外周部を車両に取り付けているため、中央領域は何ら固定されていない。そのため、仮に特許文献2のようにして、特許文献1の受電コイル装置を取り付けたとしても、中央領域がたわみ、割れやすくなり、外部衝撃による破損の原因となるおそれがある。また、受電コイル装置は、受電により熱変形したり、車の振動を受けたりする。固定されていない中央領域は、このような状況で発生する力の影響も受けやすい。この点、本実施形態のコイル装置5によれば、ハウジング10の中央領域の強度が高められており、上記のような問題が解消される。
 上記特許文献3では、基板の中央領域をボルト止めすることが開示されている。しかし、固定されているものは、基板のみであり、保護カバー自体は固定されていない。そのため、保護カバーの中央領域のたわみは特許文献2と同様に生じる。また、特許文献2では、保護カバーの強度確保のためのスペーサについて言及されているが、受電部が逆さに取り付けられ、保護カバーがたわむと、スペーサと保護カバーとの間に隙間が生じるため、保護カバーの強度の確保は困難である。この点、本実施形態のコイル装置5では、締結部16によって、ハウジング10と巻付部20とが締結されているため、ハウジング10の強度が確保される。
 そもそも、特許文献3のように受電部の中央領域にボルトやスペーサを設けることができるのは、コイルの形状が、中央領域に空間のあるサーキュラー型であるためである。特許文献3の手法は、中央領域にも導線が巻かれている特許文献1のようなソレノイド型のコイルでは採用し難い。また、特許文献1の図7には、受電コイル装置の断面図が記載され、上フェライトハウジング部分と下フェライトハウジング部分との導線位置が揃っているため、導線に干渉しないように、ボルトを上下に挿入できる場合もあるが、導線間隔が必ずしもボルトの幅よりも長いとは限らない。特許文献2(段落0025)にも記載されているように、導線の巻き間隔に疎密が生じると、密部での渦電流による発熱や疎部での磁束の漏れが問題となるため、導線は、等間隔で巻かれることが好ましい。そのため、ボルトの幅よりも導線間隔を広くすると、受電コイル装置が全体的に大型化する。しかし、受電コイル装置は、取り付け位置の制限のある車に取り付けるという性質上、小型化が求められる。また、伝送効率向上のために導線を密に巻くニーズがある。そのため、導線間隔全体をボルトの幅以上に広くすることは難しい。さらに、導線位置は、絶縁距離確保(導線同士をできるだけ離したいニーズ)の観点より、上下で揃えるよりも、斜交い状に設けられることが多い(図14に示される表面側延在部分31および裏面側延在部分32参照)。この場合、上下一方の導線間隔(表面側延在部分31,31の間隔)には、他方の導線位置(裏面側延在部分32)が含まれるため、ボルト116を導線に干渉しないように挿入することはさらに困難となる。この点、本実施形態のコイル装置5では、上記のような諸々の課題が克服されている。
 本発明は、上記した実施形態に限られない。本発明は、種々の変形態様を含んでいる。上記実施形態では、巻付部20の第1中央領域A1またはハウジング10の第2中央領域A2を基準として締結部16の配置を決定する態様について説明したが、他の基準に基づいて締結部16の配置を決定してもよい。
 たとえば、図6(a)に示されるように、磁束的観点に基づいて締結部16の配置を決定してもよい。巻付部20では、巻軸方向の両端部で磁束が強い領域FS,FSが形成される。巻線方向の両端部で磁束が中程度である領域FM,FMが形成される。これらの領域FSおよび領域FMを除く、巻軸方向および巻線方向の中央の領域FWでは、磁束が比較的弱い。いくつかの態様において、磁束が弱い領域FWに、一または複数の締結部16を配置してもよい。
 磁束が弱い領域FWの具体的な範囲について説明する。磁束が強い領域FS,FSは、巻軸方向におけるコイル部Cの全長を基準として、コイル部Cの両端部からそれぞれ20%~40%の領域である。磁束が中程度である領域FM,FMは、巻線方向におけるコイル部Cの全長を基準として、コイル部Cの両端部からそれぞれ20%~40%の領域である。よって、磁束が弱い領域FWは、たとえば、巻軸方向における中央の20~60%の領域、かつ、巻軸方向における中央の20~60%の領域に相当する。
 磁束的観点に基づく決定手法を別の観点から説明すると、締結部16が設けられることによる電力効率の低下が0.1%以下であるような領域に、締結部16が設けられてもよい。この場合、締結部16によって電力効率に与えられる影響をできるだけ小さくすることができる。磁束的観点に基づく決定手法をさらに別の観点から説明すると、コイル部Cにおける磁束密度が他の領域よりも低い領域に、締結部16が設けられてもよい。この場合、締結部16によって磁束に与えられる影響をできるだけ小さくすることができる。複数の領域における平均の磁束密度を算出し、その平均値よりも磁束密度が低くなっている領域に締結部16が設けられてもよい。磁束密度が最弱の領域に締結部16が設けられてもよい。
 図6(b)に示されるように、強度的観点に基づいて締結部16の配置を決定してもよい。いくつかの態様において、巻付部20の第1対角線L1,L1の交点を中心として巻付部20の短辺方向(すなわち巻軸方向)に広がる長方形状の領域A3に、一または複数の締結部16が設けられてもよい。
 図7に示されるように、磁束が弱い領域FWと長方形状の領域A3との重畳領域A4に、一または複数の締結部16が設けられてもよい。
 図8に示されるように、締結部が、保護カバー11側の締結部16Aと、ベース12側の締結部16Aとに2分割された態様を採用してもよい。締結部16A,16Aのそれぞれは、巻軸方向に直交する平面に対して斜めに配置されている。この場合、2本の締結部16A,16Aは、ハウジング10の外側から設けられる。保護カバー11側の締結部16Aは、保護カバー11を貫通するが、フェライト板23を貫通しない。ベース12側の締結部16Aは、ベース12を貫通するが、フェライト板23を貫通しない。言い換えれば、締結部16Aの先端は、第1巻付板21または第2巻付板22内で終端している。保護カバー11側の締結部16Aと保護カバー11との間には、シール部材が設けられる。ベース12側の締結部16Aとベース12との間には、シール部材が設けられる。
 図9に示されるように、保護カバー11側の締結部16Bと、ベース12側の締結部16Bとに2分割された態様を採用してもよい。締結部16B,16Bのそれぞれは、巻軸方向に直交する平面に対して斜めに配置されている。この場合、2本の締結部16B,16Bは、巻付部20の内側(すなわち第1巻付板21のフェライト板23側、および、第2巻付板22のフェライト板23側)から設けられる。保護カバー11側の締結部16Bは、保護カバー11およびフェライト板23を貫通しない。ベース12側の締結部16Bは、ベース12およびフェライト板23を貫通しない。言い換えれば、締結部16Bの基端は、第1巻付板21または第2巻付板22のフェライト板23側の表面から突出していない。保護カバー11側の締結部16Bの先端は、保護カバー11内で終端している。ベース12側の締結部16Bの先端は、ベース12内で終端している。保護カバー11側の締結部16Bと保護カバー11との間には、シール部材は不要である。ベース12側の締結部16Bとベース12との間には、シール部材は不要である。
 図10に示されるように、保護カバー11側に2本の締結部16C,16Cが設けられた態様を採用してもよい。締結部16C,16Cのそれぞれは、巻軸方向に直交する平面に対して斜めに配置されている。締結部16C,16Cは、保護カバー11およびフェライト板23を貫通する。締結部16C,16Cの先端は、ベース12内で終端している。締結部16C,16Cと保護カバー11との間には、シール部材が設けられる。
 図11に示されるように、小型化された複数のねじ部材を用いる態様を採用してもよい。図11では、4本の締結部16Dが設けられる場合を示している。複数の締結部16Dのうち一部(または全部)の締結部16Dは、巻軸方向に直交する平面に対して斜めに配置されている。締結部16Dのそれぞれの太さ(直径)は、適宜変更することができる。たとえば、保護カバー11側においては、1つの中型の締結部16Dが用いられ、保護カバー11と第1巻付板21とが締結される。ベース12側においては、2本の小型の締結部16D,16Dによって、第2巻付板22とフェライト板23とが締結される。さらに、1本の小型の締結部16Dによって、ベース12と第2巻付板22とが締結される。締結部16Dが保護カバー11またはベース12を貫通する場合にのみ、締結部16Dと保護カバー11またはベース12との間には、シール部材が設けられる。なお、「中型の締結部」および「小型の締結部」とは、図3に示される1本の締結部16を基準とした場合の太さ(直径)を意味する。複数の中型または小型の締結部を用いた場合、磁界分布への影響を低減することができる。
 図12に示されるように、保護カバー11およびベース12の内部にキー構造が設けられてもよい。すなわち、締結部16Eは、保護カバー11Eに一体に設けられてベース12Eに向けて突出する第1結合部材11eと、ベース12Eに一体に設けられて保護カバー11Eに向けて突出する第2結合部材12eと、を含む。第1結合部材11eおよび第2結合部材12eの少なくとも一方がコイル部CE内に配置されている。言い換えれば、第1結合部材11eおよび第2結合部材12eの少なくとも一方がコイル部CEに交差している(入り込んでいる)。第1結合部材11eと第2結合部材12eとが結合されている。第1結合部材11eおよび第2結合部材12eは、結合された状態で、巻軸方向に直交する平面に対して斜めに配置されている。より詳しくは、締結部16Eは、第1結合部材11eの先端が第2結合部材12eの先端の凹部に嵌合するように構成されている。保護カバー11Eがベース12Eに押しつけられるほど、第1結合部材11eと第2結合部材12eとの締結強度が高まる。この場合、締結部16Eがハウジング10Eに一体に設けられていてハウジング10Eを貫通しないため、締結部16E周りのシールが不要である。
 図13(a)に示されるように、巻軸方向に沿って、2本の(複数の)締結部16Fが配列されてもよい。この場合、締結部16F,16Fは、巻付部20の第1対角線L1,L1の交点すなわち中心点(図5参照)に関して点対称に設けられ得る。これにより、締結部16F,16Fの双方に加わる荷重のバランスが取りやすくなり、保護カバーの強度を高めやすくなる。
 図13(b)に示されるように、巻線方向に沿って、2本の(複数の)締結部16Gが配列されてもよい。この場合、締結部16G,16Gは、巻付部20の第1対角線L1,L1の交点すなわち中心点(図5参照)に関して点対称に設けられる。
 以上のように、1または複数の締結部を設ける場合、締結部の磁束が通る面の表面積が、1本の締結部16を設けた場合と同じになるように、締結部の大きさが決定され得る。磁束が通る面の表面積を増大させないようにすれば、締結部が複数本になることによるデメリットは生じない。たとえば、締結部16A~16Gは、巻線方向に直交する平面に沿って配置されてもよい。巻線方向に直交する平面とは、巻軸方向および上下方向(すなわち第1巻付板21および第2巻付板22の板厚方向)に延在する仮想の平面である。この場合、締結部16A~16Gに関して、磁束が通る面の表面積を最小限に抑えることができる。
 第1巻付板21上のすべての部分において表面側延在部分31,31の間隔が均等である場合に限られず、一部分において表面側延在部分31,31の間隔が不均一であってもよい。この場合、複数の溝部21bのうち一部の間隔が、他の部分の間隔と異なっていてもよい。第2巻付板22上のすべての部分において裏面側延在部分32,32の間隔が均等である場合に限られず、一部分において裏面側延在部分32,32の間隔が不均一であってもよい。この場合、複数の溝部22bのうち一部の間隔が、他の部分の間隔と異なっていてもよい。
 第1巻付板21および第2巻付板22に溝部21b、溝部22bが形成される場合について説明したが、この場合に限られない。巻付板に溝部が形成されず、平坦な巻付板の表面上に導線30が延在してもよい。締結部16の先端部17cは、ベース12を貫通してもよい。つまり、締結部16の先端部17cは、電気自動車EV側に突出してもよい。ベース12を貫通した先端部17cは、例えば、車体に螺着され、コイル装置5は、より強固に車体に取り付けらえることになる。締結部は、巻付部とハウジングとを締結できる部材であれば何でもよく、ねじ又はリベット等であってもよい。
 本発明は、第1中央領域A1と第2中央領域A2とが完全に重ならないように巻付部20をベース12上に配置すること(図5参照)に限定されるものではない。例えば、ベース12の中心に巻付部20の中心が重なるように、巻付部20をベース12上に位置させてもよい。
 上記実施形態では、導線30としてリッツ線を用いる例を示したが、これに限られず、非接触給電用のコイル装置として機能する限りにおいて、リッツ線以外の導線であってもよい。たとえば、導線30の種類・形態・形式・材料・構成・形状・寸法は任意に選択できる事項である。
 上記実施形態では、本発明がコイル装置5に適用される場合について説明したが、これに限られない。本発明は、送電コイル装置4に適用されてもよい。また、上記実施形態では、本発明のコイル装置が非接触給電システムに適用される場合について説明したが、非接触給電システムに限定されるものではなく、例えば、本発明のコイル装置が誘導加熱システムや渦流探傷システムに適用されもよい。
 本発明のいくつかの態様によれば、ソレノイド型のコイル装置において、ハウジングの強度を高めることができる。
1 非接触給電システム
5 コイル装置
10 ハウジング
11 保護カバー
12 ベース
16 締結部
17 ねじ部材
18a フランジ部
20 巻付部
21 第1巻付板
22 第2巻付板
22c 突出部
23 フェライト板(磁性部材)
23a 孔部
30 導線
31 表面側延在部分
32 裏面側延在部分
35 均等部
C コイル部
C1 表面
C2 裏面
D1 間隔

Claims (15)

  1.  ソレノイド型のコイル装置であって、
     巻付部と、前記巻付部に巻かれた導線と、を含むコイル部と、
     前記コイル部を収容するハウジングと、
     前記巻付部と前記ハウジングとを締結する少なくとも1つの締結部と、を備え、
     前記導線は、前記巻付部上で巻線方向に沿って延びると共に、巻軸方向に間隔を有する複数の延在部分を含み、
     前記締結部は、前記複数の延在部分の間に設けられ、前記巻軸方向に直交する平面に対して斜めに配置されている、コイル装置。
  2.  前記コイル部は、前記巻付部の内部に配置された磁性部材を更に含む、請求項1に記載のコイル装置。
  3.  前記ハウジングは、平板状の前記コイル部の第1面に対面する第1ハウジング部材と、前記第1ハウジング部材に固定されて、前記第1面とは反対側の第2面に対面する第2ハウジング部材と、を含む、請求項2に記載のコイル装置。
  4.  前記巻付部は、前記第1ハウジング部材と前記磁性部材との間に配置された第1巻付板と、前記第2ハウジング部材と前記磁性部材との間に配置された第2巻付板とを含み、
     前記締結部は、前記磁性部材を貫通すると共に、前記第1巻付板と前記第2巻付板とを締結する、請求項3に記載のコイル装置。
  5.  前記磁性部材には孔部が設けられ、
     前記第1巻付板および第2巻付板の一方は、前記孔部内へ突出する突出部を含み、
     前記締結部は、前記突出部を貫通して、前記第1巻付板と前記第2巻付板とを締結する、請求項4に記載のコイル装置。
  6.  前記締結部は、前記第1ハウジング部材側から前記第1巻付板に当接するフランジ部を含み、
     前記第1ハウジング部材は、前記フランジ部を介して、前記コイル部によって支持されている、請求項4または5に記載のコイル装置。
  7.  前記締結部は、前記ハウジングを貫通している、請求項1~6のいずれか一項に記載のコイル装置。
  8.  前記締結部は、
     前記第1ハウジング部材に一体に設けられて前記第2ハウジング部材に向けて突出する第1結合部材と、
     前記第2ハウジング部材に一体に設けられて前記第1ハウジング部材に向けて突出する第2結合部材と、を含み、
     前記第1結合部材および前記第2結合部材の少なくとも一方が前記コイル部内に配置されると共に、前記第1結合部材と前記第2結合部材とが結合されている、請求項3~5のいずれか一項に記載のコイル装置。
  9.  前記コイル部は、前記巻軸方向で隣り合う前記延在部分の間隔が他の前記延在部分の間隔と等しい均等部を含み、
     前記締結部は、前記均等部に設けられている、請求項1~8のいずれか一項に記載のコイル装置。
  10.  前記締結部は、前記巻線方向および前記巻軸方向における前記巻付部の中央領域に設けられている、請求項1~9のいずれか一項に記載のコイル装置。
  11.  前記締結部は、前記巻線方向および前記巻軸方向における前記ハウジングの中央領域に設けられている、請求項1~10のいずれか一項に記載のコイル装置。
  12.  前記締結部は、前記締結部が設けられることによる電力効率の低下が0.1%以下であるような領域に設けられている、請求項1~11のいずれか一項に記載のコイル装置。
  13.  前記締結部は、前記コイル部における磁束密度が他の領域よりも低い領域に設けられている、請求項1~12のいずれか一項に記載のコイル装置。
  14.  前記締結部は複数であり、複数の前記締結部は、前記巻軸方向に沿って配列されている、請求項1~13のいずれか一項に記載のコイル装置。
  15.  前記締結部は複数であり、複数の前記締結部は、前記巻線方向に沿って配列されている、請求項1~13のいずれか一項に記載のコイル装置。
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